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マルチレートPWM制御に基づく次世代型精密ステージの超高速ナノスケールサーボ

基于多速率 PWM 控制的下一代精密平台超高速纳米级伺服

基本信息

批准号：
09J00017
负责人：
坂田晃一
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

1年目では,制御工学とパワーエレクトロニクスを結びつけたマルチレートPWM制御技術を確立し,精密実験ステージにおいて超高速ナノスケール位置決めを実現した。そこで2年目では,制御工学という分野を中心に,パワーエレクトロニクスのみならずメカニクス,センサという分野を融合し,これらを総合的に考慮したマルチレート制御設計を構築した。センサの分野においてしばしばエンコーダの量子化誤差が問題となり,高分解能エンコーダを用いている精密ステージでさえも例外ではない。そこで,マルチレート制御技術を用いて既存の瞬時速度オブザーバより優れたマルチレートオブザーバを提案し,より精度のよい速度,外乱推定を実現した。この成果については「IEEE International Symposium on Industrial Electronics,口頭発表,2010年7月6日」にて発表した。また,メカニクスの分野に着目すると,精密ステージのその機構から共振モードが避けられない。特に大型精密ステージでは,剛性の低さから低い周波数域に共振モードが表れるため,制御帯域を下げざるを得ない。したがって,共振モードは制御性能の向上にとって非常にやっかいな障害となる。そこで,従来は負荷側であるテーブル部のみのセンサを用いていたが,モータ側のセンサも用いることで設計自由度を増やし,高帯域化と安定化のトレードオフを打ち破った新しいフィードバック設計理論を確立した。この成果については「第39回制御理論シンポジウム,口頭発表,2010年9月28日」および「電気学会産業計測制御研究会,口頭発表,2011年3月8日」にて発表した。また,第39回制御理論シンポジウムの発表に対して,2010年度計測自動制御学会学術奨励賞(技術奨励賞)および2010年度計測自動制御学会制御部門研究奨励賞を受賞した。

In 2001, the control technology of PWM was established, and the precision control technology of ultra-high speed control system was realized. In 2002, the control engineering was divided into two parts: the center, the The problem of quantization error is that the high resolution energy is used in the precision of the quantization error. For example, if you want to use the existing instantaneous speed, you can use the optimal speed to estimate the external noise. The results were presented in IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Oral Presentation, July 6, 2010. The structure of the precise structure of the system is resonant and can be avoided. Especially for large precision sensors, the stiffness is low, the frequency is low, the resonance is high, and the control frequency is low. The resonance is very high and the control performance is very high. The design freedom is increased, and the design theory of high bandwidth stabilization is established. The results were presented in "39th Control Theory Review, Oral Presentation, September 28, 2010" and "Industrial Measurement Research Association of the Society of Electric Power, Oral Presentation, March 8, 2011." In response to the 39th Annual System Theory Development Report, the 2010 Measurement Automation Society Academic Award (Technical Award) and the 2010 Measurement Automation Society Research Award were awarded.